DE102019129789A1 - Process for depositing a two-dimensional layer and CVD reactor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat (4) in einem CVD-Reaktor (1), bei dem mittels einer Zuleitung (10, 20) ein Prozessgas in eine Gasverteilkammer (11, 21) eines Gaseinlassorganes (2) eingespeist wird, welches Gasaustrittsöffnungen (14, 24) aufweist, die in eine Prozesskammer (3) münden, bei dem das Prozessgas oder Zerlegungsprodukte des Prozessgases in der Prozesskammer (3) zu einer Oberfläche eines Substrates (4) gebracht werden, und bei dem das Substrat (4) mittels einer Heizeinrichtung (6) auf eine Prozesstemperatur (TP) gebracht wird, sodass das Prozessgas in der Prozesskammer chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche die zweidimensionale Schicht abgeschieden wird. Zur Abscheidung von Heterostrukturen wird vorgeschlagen, dass das Gaseinlassorgan (2) zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern (11, 21) aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung (10, 20) mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus den voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern (11,21) zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (14, 24) austreten.The invention relates to a method and a device for depositing a two-dimensional layer on a substrate (4) in a CVD reactor (1), in which a process gas is fed into a gas distribution chamber (11, 21) of a gas inlet element by means of a feed line (10, 20) (2) is fed, which has gas outlet openings (14, 24) which open into a process chamber (3) in which the process gas or decomposition products of the process gas in the process chamber (3) are brought to a surface of a substrate (4), and in which the substrate (4) is brought to a process temperature (TP) by means of a heating device (6), so that the process gas in the process chamber reacts chemically in such a way that the two-dimensional layer is deposited on the surface. In order to separate heterostructures, it is proposed that the gas inlet element (2) have at least two separate gas distribution chambers (11, 21), each of which is supplied with a supply line (10, 20) with different gases or gas mixtures, which simultaneously come from the different , in each case one of the gas distribution chambers (11, 21) associated with gas outlet openings (14, 24) emerge.

Description

Gebiet der TechnikField of technology

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat in einem CVD-Reaktor, bei dem mittels einer Zuleitung ein Prozessgas in eine Gasverteilkammer eines Gaseinlassorganes eingespeist wird, welches Gasaustrittsöffnungen aufweist, die in eine Prozesskammer münden, bei dem das Prozessgas oder Zerlegungsprodukte des Prozessgases in der Prozesskammer zu einer Oberfläche eines Substrates gebracht werden, und bei dem das Substrat mittels einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur gebracht wird, sodass das Prozessgas in der Prozesskammer chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche die zweidimensionale Schicht abgeschieden wird.The invention relates to a method for depositing a two-dimensional layer on a substrate in a CVD reactor, in which a process gas is fed into a gas distribution chamber of a gas inlet element by means of a feed line, which process gas has gas outlet openings which open into a process chamber in which the process gas or decomposition products of the process gas in the process chamber are brought to a surface of a substrate, and in which the substrate is brought to a process temperature by means of a heating device, so that the process gas in the process chamber reacts chemically in such a way that the two-dimensional layer is deposited on the surface.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat mit einem CVD-Reaktor, der ein Gaseinlassorgan mit in eine Gasverteilkammer mündenden Zuleitung, eine Prozesskammer, in die Gasaustrittsöffnungen der Gasverteilkammern münden, und einen von einer Heizeinrichtung beheizbaren Suszeptor zur Aufnahme des Substrates, aufweist, wobei die Zuleitung mit einem Gasmischsystem verbunden ist, in dem zumindest von einer Inertgasquelle ein Inertgas und von mindestens einer Reaktivgasquelle ein reaktives Gas, welches die Eigenschaft aufweist, in eine beheizte Prozesskammer gebracht, derart chemisch zu reagieren, dass auf dem Substrat eine zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, bereitgestellt werden.The invention also relates to a device for depositing a two-dimensional layer on a substrate with a CVD reactor which has a gas inlet element with a supply line opening into a gas distribution chamber, a process chamber into which the gas outlet openings of the gas distribution chambers open, and a susceptor that can be heated by a heating device of the substrate, the feed line being connected to a gas mixing system in which at least one inert gas source and at least one reactive gas source a reactive gas, which has the property of being brought into a heated process chamber to react chemically in such a way that at least one inert gas source Substrate a two-dimensional layer is deposited, are provided.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung eines CVD-Reaktors zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat.The invention also relates to the use of a CVD reactor for depositing a two-dimensional layer on a substrate.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2013 111 791 A1 beschreibt das Abscheiden zweidimensionaler Schichten unter Verwendung eines CVD-Reaktors, bei dem das Gaseinlassorgan ein Showerhead ist. Das Abscheiden von Graphen mit einem CVD-Reaktor, bei dem ein Showerhead als Gaseinlassorgan verwendet wird, ist aus der WO 2017/029470 A1 bekannt. CVD-Reaktoren sind bekannt aus den DE 10 2011 056 589 A1 , DE 10 2010 016 471 A1 sowie DE 10 2004 007 984 A1 .The DE 10 2013 111 791 A1 describes the deposition of two-dimensional layers using a CVD reactor in which the gas inlet element is a showerhead. The deposition of graphene with a CVD reactor, in which a showerhead is used as a gas inlet element, is from the WO 2017/029470 A1 known. CVD reactors are known from the DE 10 2011 056 589 A1 , DE 10 2010 016 471 A1 as DE 10 2004 007 984 A1 .

Die WO 2014/066100 A1 beschreibt einen Showerhead mit einer Gasaustrittsfläche, die zwei Gasaustrittszonen aufweist.The WO 2014/066100 A1 describes a showerhead with a gas outlet surface that has two gas outlet zones.

Die US 2010/119727 beschreibt einen Showerhead mit mehreren übereinander angeordneten Gasverteilkammern.The US 2010/119727 describes a showerhead with several gas distribution chambers arranged one above the other.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen CVD-Reaktor anzugeben, mit dem mehrere voneinander verschiedene zweidimensionale Schichten übereinander abgeschieden werden können sowie ein diesbezügliches Verfahren anzugeben.The invention is based on the object of specifying a CVD reactor with which a plurality of mutually different two-dimensional layers can be deposited on top of one another, and of specifying a method in this regard.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.The object is achieved by the invention specified in the claims, the subclaims not only representing advantageous developments, but also independent solutions to the object.

Ein erfindungsgemäßer CVD-Reaktor besitzt zwei Volumina, die voneinander getrennt sind und die jeweils eine Gasverteilkammer ausbilden. In eine erste Gasverteilkammer kann ein erstes Prozessgas eingespeist werden. Bei dem Prozessgas kann es sich um eine Gasmischung aus mehreren, beispielsweise zwei reaktiven Gasen handeln. Bei dem Prozessgas kann es sich bevorzugt um nur ein reaktives Gas handeln. Dieses erste reaktive Gas kann zum Abscheiden einer ersten zweidimensionalen Schicht verwendet werden. Die zweite Gasverteilkammer ist dazu ausgelegt, dass in sie ein zweites Prozessgas eingespeist werden kann, um damit eine zweite zweidimensionale Schicht abzuscheiden. Das zweite Prozessgas ist vom ersten Prozessgas verschieden und kann aus ein oder mehreren reaktiven Gasen bestehen. Bevorzugt kann das zweite Prozessgas aber aus nur einem reaktiven Gas bestehen. Beim Abscheiden von Vielschichtstrukturen wird nacheinander in die eine und in die andere Gasverteilkammer ein jeweils anderes Prozessgas, insbesondere nur ein reaktives Gas oder aber auch eine Mischung mehrerer insbesondere zwei reaktiver Gase, eingespeist. Bevorzugt wird jeweils immer nur in eine der mehreren Gasverteilkammern ein Prozessgas eingespeist. In die andere der mehreren Gasverteilkammern wird jeweils ein Inertgas, beispielsweise ein Edelgas, eingespeist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist das Gaseinlassorgan zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern auf, die mit jeweils einer Zuleitung mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden. Die Vorrichtung kann aber auch mehr als zwei Gasverteilkammern aufweisen, die jeweils mit einer Zuleitung gespeist werden können. Die Gase treten gleichzeitig aus voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern zugeordneten Gasaustrittsöffnung aus. Ein erfindungsgemäßer CVD-Reaktor kann vertikal übereinander angeordnete Gasverteilkammern aufweisen, die sich jeweils über die gesamte Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorganes erstrecken können. Die Gasauslassfläche kann eine Kreisscheibenform sowie gleichmäßig verteilte Gasaustrittsöffnungen aufweisen. Die Gasaustrittsöffnungen sind mit den verschiedenen Gasverteilkammern verbunden, wobei jeweils eine Öffnung jeweils nur mit einer Gasverteilkammer strömungsverbunden ist. Durch die Gasaustrittsöffnungen kann das Prozessgas in die Prozesskammer des CVD-Reaktors einströmen, wo es chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche eines Substrates, bei dem es sich um ein Saphirsubstrat, ein Siliziumsubstrat oder dergleichen handeln kann, eine zweidimensionale Schicht abgeschieden wird. Jede Gasverteilkammer ist mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen mit der Gasaustrittsfläche strömungsverbunden, wobei die Gasaustrittsöffnungen im Wesentlichen gleichmäßig verteilt über die Gasaustrittsfläche angeordnet sind. Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird in eine erste der Gasverteilkammern ein Inertgas und in eine zweite der Gasverteilkammern ein reaktives Gas eingespeist, welches reaktive Gas in der Prozesskammer pyrolytisch zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte eine zweidimensionale Schicht auf dem Substrat bilden. In einer zweiten Alternative der Erfindung kann in die Gasverteilkammern jeweils ein anderes reaktives Gas eingespeist werden. In der Prozesskammer können die reaktiven Gase chemisch miteinander reagieren und eine zweidimensionale Schicht bilden. Bei der ersten Alternative wird bevorzugt Graphen oder hBN abgeschieden, wobei als reaktives Gas Methan oder Borazin verwendet wird. Bei der zweiten Alternative des Verfahrens kann in eine der Gasverteilkammern ein Gas eines Übergangsmetalls, beispielsweise Wolfram, Molybdän oder dergleichen, eingespeist werden. In die zweite Gasverteilkammer kann ein Gas der sechsten Hauptgruppe, beispielsweise Schwefel, Selen oder Tellur eingespeist werden. Bei den zweidimensionalen Schichten kann es sich um Übergangsmetall-Chalkogenide handeln. In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt der CVD-Reaktor eine zur Prozesskammer weisende Gasaustrittsplatte, die auf ihrer Rückseite an eine Kühlkammer angrenzt, durch die ein Kühlmedium hindurchströmen kann. Oberhalb der Kühlkammer kann sich eine erste Gasverteilkammer befinden, in die ein erstes Gas eingespeist wird. Mit Röhrchen, die die Kühlkammer kreuzen, ist die Gasverteilkammer mit der Gasaustrittsfläche der Gasaustrittsplatte des Gaseinlassorgans verbunden. Es wechseln sich in lateraler Richtung erste Röhrchen mit zweiten Röhrchen ab, wobei die ersten Röhrchen die erste Gasverteilkammer mit der Gasaustrittsfläche verbinden und die zweiten Röhrchen sowohl die Kühlkammer als auch die erste Gasverteilkammer kreuzen und eine oberhalb der ersten Gasverteilkammer angeordnete zweite Gasverteilkammer mit der Gasaustrittsplatte verbinden. Das Gasauslassorgan kann aber auch eine Ausgestaltung besitzen, wie sie in den DE 10 2013 101 534 A1 , DE 10 2009 043 840 A1 oder DE 10 2007 026 349 A1 beschrieben wird. Der Inhalt dieser Schriften wird deshalb vollinhaltlich mit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit einbezogen. Der Boden der Prozesskammer wird von einem Suszeptor ausgebildet, der mit einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur von bevorzugt über 1000°C aufgeheizt werden kann. Gemäß einer weiteren Alternative kann in eine der Gasverteilkammern auch eine Mischung von reaktiven Gasen eingespeist werden, beispielsweise zum Abscheiden von Wolframsulfid. Die Gasmischung kann aus Wolfram-Hexacarbonyl W(Co)6 und aus Di-Tert-Butyl-Polysulfid bestehen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Mehrschichtstruktur auf ein Saphirsubstrat abgeschieden, wobei die Mehrschichtstruktur zumindest eine Schicht aus hexagonalem Bornitrid (hBN) besteht, die beispielsweise 5 nm dick ist. Auf diese Schicht kann eine Graphenschicht oder können mehrere Graphenschichten übereinander abgeschieden werden. Auf die Graphenschicht beziehungsweise auf die Mehrzahl von übereinander abgeschiedenen Graphenschichten kann wiederum eine hBN-Schicht abgeschieden werden, die beispielsweise 3 nm dick ist.A CVD reactor according to the invention has two volumes which are separated from one another and which each form a gas distribution chamber. A first process gas can be fed into a first gas distribution chamber. The process gas can be a gas mixture of several, for example two, reactive gases. The process gas can preferably only be a reactive gas. This first reactive gas can be used to deposit a first two-dimensional layer. The second gas distribution chamber is designed so that a second process gas can be fed into it in order to deposit a second two-dimensional layer. The second process gas is different from the first process gas and can consist of one or more reactive gases. However, the second process gas can preferably consist of only one reactive gas. When depositing multilayer structures, a different process gas, in particular only one reactive gas or a mixture of several, in particular two, reactive gases is fed one after the other into one and the other gas distribution chamber. A process gas is preferably always fed into only one of the several gas distribution chambers. An inert gas, for example a noble gas, is fed into the other of the plurality of gas distribution chambers. In the method according to the invention, the gas inlet element has at least two gas distribution chambers which are separate from one another and which are each supplied with a supply line with gases or gas mixtures which differ from one another. However, the device can also have more than two gas distribution chambers, each of which can be fed with a supply line. The gases emerge simultaneously from different gas outlet openings, each assigned to one of the gas distribution chambers. A CVD reactor according to the invention can have gas distribution chambers which are arranged vertically one above the other and which can each extend over the entire gas outlet surface of the gas inlet element. The The gas outlet surface can have a circular disk shape and evenly distributed gas outlet openings. The gas outlet openings are connected to the various gas distribution chambers, one opening in each case being flow-connected to only one gas distribution chamber. The process gas can flow through the gas outlet openings into the process chamber of the CVD reactor, where it reacts chemically in such a way that a two-dimensional layer is deposited on the surface of a substrate, which can be a sapphire substrate, a silicon substrate or the like. Each gas distribution chamber is flow-connected to the gas outlet surface by a multiplicity of gas outlet openings, the gas outlet openings being arranged essentially evenly distributed over the gas outlet surface. According to a first variant of the invention, an inert gas is fed into a first of the gas distribution chambers and a reactive gas is fed into a second of the gas distribution chambers, which reactive gas is pyrolytically decomposed in the process chamber, the decomposition products forming a two-dimensional layer on the substrate. In a second alternative of the invention, a different reactive gas can be fed into each of the gas distribution chambers. In the process chamber, the reactive gases can chemically react with one another and form a two-dimensional layer. In the first alternative, preference is given to depositing graphene or hBN, with methane or borazine being used as the reactive gas. In the second alternative of the method, a gas of a transition metal, for example tungsten, molybdenum or the like, can be fed into one of the gas distribution chambers. A gas of the sixth main group, for example sulfur, selenium or tellurium, can be fed into the second gas distribution chamber. The two-dimensional layers can be transition metal chalcogenides. In a preferred embodiment, the CVD reactor has a gas outlet plate facing the process chamber, which on its rear side adjoins a cooling chamber through which a cooling medium can flow. A first gas distribution chamber into which a first gas is fed can be located above the cooling chamber. The gas distribution chamber is connected to the gas outlet surface of the gas outlet plate of the gas inlet element with tubes that cross the cooling chamber. First tubes alternate with second tubes in the lateral direction, the first tubes connecting the first gas distribution chamber to the gas outlet surface and the second tubes crossing both the cooling chamber and the first gas distribution chamber and connecting a second gas distribution chamber arranged above the first gas distribution chamber to the gas outlet plate . However, the gas outlet element can also have a configuration as shown in FIG DE 10 2013 101 534 A1 , DE 10 2009 043 840 A1 or DE 10 2007 026 349 A1 is described. The content of these documents is therefore fully included in the disclosure content of this application. The bottom of the process chamber is formed by a susceptor, which can be heated to a process temperature of preferably over 1000 ° C. with a heating device. According to a further alternative, a mixture of reactive gases can also be fed into one of the gas distribution chambers, for example for the deposition of tungsten sulfide. The gas mixture can consist of tungsten hexacarbonyl W (Co) 6 and di-tert-butyl polysulfide. In one embodiment, a multilayer structure is deposited on a sapphire substrate, the multilayer structure consisting of at least one layer of hexagonal boron nitride (hBN), which is, for example, 5 nm thick. A graphene layer or several graphene layers can be deposited on top of one another. On the graphene layer or on the plurality of graphene layers deposited one on top of the other, in turn, an hBN layer can be deposited which is, for example, 3 nm thick.

FigurenlisteFigure list

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 schematisch einen CVD-Reaktor 1 mit einem zugehörigen Gasmischsystem und
  • 2 den Ausschnitt II in 1.
An exemplary embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 schematically a CVD reactor 1 with an associated gas mixing system and
  • 2 the section II in 1 .

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Die Figuren zeigen einen CVD-Reaktor 1, der ein gasdichtes Gehäuse besitzt und in welchem sich ein Gaseinlassorgan 2 befindet. Unterhalb des Gaseinlassorganes 2 befindet sich eine Prozesskammer 3, deren Boden ein Suszeptor 5 bildet, der aus Graphit oder beschichtetem Graphit bestehen kann. Von unten her kann der Suszeptor 5 mittels einer Heizeinrichtung 6 beheizt werden. Bei der Heizeinrichtung kann es sich um eine IR-Heizung oder um eine RF-Heizung handeln. Um den einen kreisförmigen Grundriss aufweisenden Suszeptor 5 erstreckt sich ein Gasauslassorgan 7, an dem eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist.The figures show a CVD reactor 1 , which has a gas-tight housing and in which there is a gas inlet element 2 is located. Below the gas inlet element 2 there is a process chamber 3 whose bottom is a susceptor 5 forms, which can consist of graphite or coated graphite. The susceptor can be seen from below 5 by means of a heating device 6th be heated. The heating device can be an IR heater or an RF heater. Around the susceptor, which has a circular plan 5 a gas outlet member extends 7th , to which a vacuum pump, not shown, is connected.

Die zur Prozesskammer 3 weisende Oberseite des Suszeptors 5 besitzt eine Auflagefläche 15, auf der ein Substrat 4 aufliegt, welches aus Saphir, Silizium, einem Metall oder dergleichen bestehen kann.The one to the process chamber 3 facing top of the susceptor 5 has a support surface 15th on which a substrate 4th rests, which can consist of sapphire, silicon, a metal or the like.

Das Gaseinlassorgan 2 hat die Form eines Duschkopfes (Showerhead). Innerhalb des Gaseinlassorganes 2 befindet sich zwischen einer Gasaustrittsplatte 9 und einer Zwischenplatte 23 eine Kühlkammer 8. Oberhalb der Kühlkammer 8 befindet sich zwischen der Zwischenplatte 23 und einer Zwischenplatte 13 eine Gasverteilkammer 21. Zwischen der Zwischenplatte 13 und einer Deckenplatte 16 befindet sich eine weitere Gasverteilkammer 11.The gas inlet organ 2 has the shape of a shower head. Inside the gas inlet organ 2 is located between a gas outlet plate 9 and an intermediate plate 23 a cooling chamber 8th . Above the cooling chamber 8th is located between the intermediate plate 23 and an intermediate plate 13th a gas distribution chamber 21st . Between the intermediate plate 13th and a ceiling plate 16 there is another gas distribution chamber 11 .

In die Gasverteilkammer 21 mündet eine Zuleitung 20, in die von außerhalb des CVD-Reaktors Gas eingespeist werden kann. In die Gasverteilkammer 11 mündet eine Zuleitung 10, in die von außerhalb des CVD-Reaktors 1 Gas eingespeist werden kann.In the gas distribution chamber 21st opens a feed line 20th into which gas can be fed from outside the CVD reactor. In the gas distribution chamber 11 opens a feed line 10 in from outside the CVD reactor 1 Gas can be fed.

Die Gasverteilkammer 11 ist mittels einer Vielzahl von gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche 25 der Gasaustrittsplatte 9 verteilt angeordneten Röhrchen 12 mit der Gasverteilkammer 11 verbunden. Die Röhrchen 12 münden in einer Gasaustrittsöffnung 14, durch die das in die Gasverteilkammer 11 eingespeiste Gas in die Prozesskammer 3 einströmen kann.The gas distribution chamber 11 is by means of a multitude of evenly over the gas outlet surface 25th the gas outlet plate 9 distributed tubes 12th with the gas distribution chamber 11 connected. The tubes 12th open into a gas outlet opening 14th through which the into the gas distribution chamber 11 fed gas into the process chamber 3 can flow in.

Die Gasverteilkammer 21 ist mittels einer Vielzahl von Röhrchen 12, 12' mit der Gasaustrittsfläche 25 verbunden, so dass durch die den Röhrchen 12, 12' zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 24 ein in die Gasverteilkammer 21 eingespeistes Gas in die Prozesskammer eintreten kann.The gas distribution chamber 21st is by means of a large number of tubes 12th , 12 ' with the gas outlet area 25th connected so that through the the tube 12th , 12 ' associated gas outlet openings 24 one into the gas distribution chamber 21st fed gas can enter the process chamber.

In die Kühlkammer 8 mündet eine Zuleitung 8', durch die ein Kühlmittel in die Kühlkammer 8 eingespeist werden kann. Das Kühlmittel kann aus der Ableitung 8" wieder aus der Kühlkammer 8 herausfließen.In the cooling chamber 8th opens a feed line 8th' through which a coolant enters the cooling chamber 8th can be fed. The coolant can flow out of the cooling chamber again from the discharge line 8 " 8th flow out.

Die Bezugsziffer 19 bezeichnet ein Pyrometer, mit dem die Oberfläche des Substrates 4 während des Wachstums beobachtet werden kann, um so die Oberflächentemperatur zu bestimmen. Der optische Strahlengang 18 des Pyrometers 19 verläuft durch ein für die Wellenlänge des Pyrometers 19 transparentes Fenster 17 in der Deckenplatte 16 und durch eines der Röhrchen 12'.The reference number 19th denotes a pyrometer, with which the surface of the substrate 4th can be observed during growth in order to determine the surface temperature. The optical beam path 18th of the pyrometer 19th runs through a for the wavelength of the pyrometer 19th transparent window 17th in the ceiling plate 16 and through one of the tubes 12 ' .

Das Gasmischsystem 29 besitzt eine Steuerung, bei der es sich um einen Kontrollrechner handeln kann. Mit der Steuerung 29 können verschiedene Massenflussregler 30, 30'; 37, 37'; 41, 41' angesteuert werden. Mit der Steuerung 29 kann darüber hinaus die Temperatur eines Temperierbades eingestellt werden, in dem sich eine Quelle 32, 32' eines flüssigen oder festen Ausgangsstoffs befindet, die als Bubbler 32, 32' ausgebildet ist. Die Bezugsziffer 31, 31' bezeichnet ein Konzentrationsm+essgerät, mit dem die Konzentration des Dampfes innerhalb eines Trägergasstromes ermittelbar ist. Mit der Bezugsziffer 39, 39' ist eine Inertgasquelle bezeichnet, die ein Inertgas, beispielsweise ein Edelgas, zur Verfügung stellt. Die Bezugsziffern 40, 40' bezeichnen Quellen eines Reaktivgases, beispielsweise Methan oder einen anderen Kohlenwasserstoff.The gas mixing system 29 has a controller, which can be a control computer. With the controller 29 can use different mass flow controllers 30th , 30 ' ; 37 , 37 ' ; 41 , 41 ' can be controlled. With the controller 29 In addition, the temperature of a temperature control bath can be set in which there is a source 32 , 32 ' of a liquid or solid starting material, called a bubbler 32 , 32 ' is trained. The reference number 31 , 31 ' refers to a concentration measuring device with which the concentration of the vapor within a carrier gas flow can be determined. With the reference number 39 , 39 ' denotes an inert gas source which makes an inert gas, for example a noble gas, available. The reference numbers 40 , 40 ' denote sources of a reactive gas, for example methane or another hydrocarbon.

Die Bezugsziffern 33, 33' bezeichnen Umschaltventile, mit denen ein in den Bubblern 32, 32' erzeugter, von einem Trägergas transportierter Dampf entweder in eine Vent-Leitung 35 am CVD-Reaktor 1 vorbeigeleitet oder durch eine Run-Leitung 34, 34' in eine der Zuleitungen 10, 20 eingespeist werden kann.The reference numbers 33 , 33 ' denote switching valves with which one in the bubblers 32 , 32 ' generated steam transported by a carrier gas either in a vent line 35 at the CVD reactor 1 bypassed or by a run line 34 , 34 ' into one of the supply lines 10 , 20th can be fed.

Mit den Bubblern 32, 32' können reaktive Gase erzeugt werden. Hierzu wird aus der Inertgasquelle 39, 39' ein Inertgas über den Massenflussregler 30, 30' in den Bubbler 32, 32' eingespeist. Mit dem Konzentrationsmessgerät 31, 31' kann stromabwärts die Dampfkonzentration im Trägergasfluss gemessen werden. Vor dem Einspeisen des reaktiven Gases in das Gaseinlassorgan 2 wird das reaktive Gas in die Vent-Leitung 35 geleitet, bis sich ein Gasstrom stabilisiert hat. Um das Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht zu beginnen, wird der Umschalter 33, 33' umgeschaltet, so dass der stabilisierte Gasfluss durch die Run-Leitung 34, 34' in eine der Gasverteilkammern 11, 21 eingespeist werden kann. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Quellen dargestellt, mit denen jeweils aus einem Pulver oder aus einer Flüssigkeit ein reaktives Gas erzeugt werden kann. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können mehrere derartige Quellen vorgesehen sein.With the bubblers 32 , 32 ' reactive gases can be generated. For this purpose, from the inert gas source 39 , 39 ' an inert gas via the mass flow controller 30th , 30 ' into the bubbler 32 , 32 ' fed in. With the concentration meter 31 , 31 ' the vapor concentration in the carrier gas flow can be measured downstream. Before the reactive gas is fed into the gas inlet element 2 gets the reactive gas into the vent line 35 passed until a gas flow has stabilized. To start the deposition of a two-dimensional layer, the toggle switch 33 , 33 ' switched so that the stabilized gas flow through the run-line 34 , 34 ' into one of the gas distribution chambers 11 , 21st can be fed. In the exemplary embodiment, two sources are shown, with each of which a reactive gas can be generated from a powder or from a liquid. Several such sources can be provided in exemplary embodiments that are not shown.

Wird in eine der Gasverteilkammern 11, 21 kein reaktives Gas eingespeist, so kann über das Ventil 36, 36' und den Massenflusskontroller 37, 37' ein Inertgas aus der Inertgasquelle 39 in die Gasverteilkammer 11, 21 eingespeist werden.Used in one of the gas distribution chambers 11 , 21st no reactive gas is fed in, so can via the valve 36, 36 'and the mass flow controller 37 , 37 ' an inert gas from the inert gas source 39 into the gas distribution chamber 11 , 21st be fed in.

Alternativ dazu kann aber auch ein gasförmig zur Verfügung stehender Ausgangsstoff, beispielsweise Methan oder ein anderer Kohlenwasserstoff aus einer Gasquelle 40, 40' entnommen werden, und mittels des Massenflussreglers 41, 41' in die Gasverteilkammer 11, 21 eingespeist werden. Borazin kann, sofern es oberhalb des Siedepunktes zur Verfügung steht, mit einer Gasquelle bereitgestellt werden. Ansonsten kann Borazin über einen Bubbler 32, 32' zur Verfügung gestellt werden.Alternatively, a starting material available in gaseous form, for example methane or another hydrocarbon from a gas source, can also be used 40 , 40 ' be taken, and by means of the mass flow controller 41 , 41 ' into the gas distribution chamber 11 , 21st be fed in. Borazine can, if it is available above the boiling point, be provided with a gas source. Otherwise, Borazin can use a bubbler 32 , 32 ' to provide.

Zum Abscheiden von Mehrschichtstrukturen wird abwechselnd in eine der Gasverteilkammern 11, 21 ein reaktives Gas oder eine Mischung aus zwei reaktiven Gasen und in die andere der Gasverteilkammern 11, 21 ein Inertgas eingespeist. So kann beispielsweise durch Umschalten zwischen einem Borazin-Fluss und einem Methan-Fluss eine Mehrschichtstruktur aus hBN und Graphen abgeschieden werden. Eine Graphenschicht oder eine Vielzahl von Graphenschichten kann zwischen zwei hBN-Schichten, insbesondere Monolayer-Schichten eingebettet sein.In order to deposit multilayer structures, one of the gas distribution chambers is alternated 11 , 21st a reactive gas or a mixture of two reactive gases and into the other of the gas distribution chambers 11 , 21st fed an inert gas. For example, by switching between a borazine flow and a methane flow, a multilayer structure made of hBN and graphene can be deposited. A graphene layer or a multiplicity of graphene layers can be embedded between two hBN layers, in particular monolayer layers.

Alternativ dazu kann in eine der Gasverteilkammern aber auch ein Prozessgas, welches eine Mischung aus zwei reaktiven Gasen ist, eingespeist werden. Beispielsweise kann eines der reaktiven Gase Wolfram-Hexacarbonyl sein, welches über einen Bubbler 32, 32' zur Verfügung gestellt werden kann. Das andere reaktive Gas kann eine Schwefel-Tellur- oder Selen-Verbindung sein.Alternatively, a process gas, which is a Mixture of two reactive gases is to be fed. For example, one of the reactive gases can be tungsten-hexacarbonyl, which is supplied via a bubbler 32 , 32 ' can be made available. The other reactive gas can be a sulfur-tellurium or selenium compound.

Die Erfindung betrifft sämtliche Materialpaarungen, die in der DE 10 2013 111 791 A1 genannt sind. Hierzu wird der Offenbarungsgehalt dieser Schrift vollinhaltlich mit in diese Anmeldung einbezogen.The invention relates to all material pairings in the DE 10 2013 111 791 A1 are named. For this purpose, the disclosure content of this document is included in its entirety in this application.

Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:The above explanations serve to explain the inventions covered by the application as a whole, which also develop the state of the art independently at least through the following combinations of features, whereby two, more or all of these combinations of features can also be combined, namely:

Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gaseinlassorgan 2 zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung 10, 20 mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus den voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern 11,21 zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 14, 24 austreten.A method, which is characterized in that the gas inlet member 2 at least two separate gas distribution chambers 11 , 21st has, each with a lead 10 , 20th are fed with mutually different gases or gas mixtures, which simultaneously from the mutually different, each associated with one of the gas distribution chambers 11, 21 gas outlet openings 14th , 24 step out.

Eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gaseinlassorgan 2 zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung 10, 20 mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus den voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern 11, 21 zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 14, 24 austreten.A use, which is characterized in that the gas inlet element 2 at least two separate gas distribution chambers 11 , 21st has, each with a lead 10 , 20th with mutually different gases or gas mixtures are fed, which simultaneously from the mutually different, each one of the gas distribution chambers 11 , 21st associated gas outlet openings 14th , 24 step out.

Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in eine erste 11 der Gasverteilkammern 11, 21 ein Inertgas und in eine zweite 21 der Gasverteilkammern 11, 21 ein reaktives Gas eingespeist wird, welches reaktive Gas in der Prozesskammer 3 pyrolytisch zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte eine zweidimensionale Schicht bilden, oder dass in die Gasverteilkammern 11, 21 voneinander verschiedene reaktive Gase eingespeist werden, die in der Prozesskammer 3 chemisch miteinander reagieren und eine zweidimensionale Schicht bilden.A method or a use, which is characterized in that in a first 11 of the gas distribution chambers 11 , 21st an inert gas and in a second 21 of the gas distribution chambers 11 , 21st a reactive gas is fed in, which reactive gas is in the process chamber 3 is decomposed pyrolytically, the decomposition products forming a two-dimensional layer, or that in the gas distribution chambers 11 , 21st Reactive gases different from one another are fed into the process chamber 3 react chemically with each other and form a two-dimensional layer.

Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in einem zweiten Schritt auf eine in einem ersten Schritt abgeschiedene erste zweidimensionale Schicht, bei deren Abscheidung durch die erste Gasverteilkammer 11 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 14 ein Inertgas und durch die zweite Gasverteilkammer 21 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 24 ein erstes reaktives Gas in die Prozesskammer eingespeist wird, eine zweite zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, bei deren Abscheidung durch die erste Gasverteilkammer 1 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 14 ein zweites reaktives Gas eingespeist wird, dass vom ersten reaktiven Gas verschieden ist, und durch die zweite Gasverteilkammer 21 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 24 ein Inertgas in die Prozesskammer eingespeist wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die beiden Schritte ein oder mehrfach wiederholt werden.A method or a use, which is characterized in that, in a second step, on a first two-dimensional layer deposited in a first step, when it is deposited through the first gas distribution chamber 11 and the gas outlet openings assigned to it 14th an inert gas and through the second gas distribution chamber 21st and the gas outlet openings assigned to it 24 a first reactive gas is fed into the process chamber, a second two-dimensional layer is deposited, during the deposition of which by the first gas distribution chamber 1 and the gas outlet openings assigned to it 14th a second reactive gas is fed that is different from the first reactive gas, and through the second gas distribution chamber 21st and the gas outlet openings assigned to it 24 an inert gas is fed into the process chamber, it being provided in particular that the two steps are repeated one or more times.

Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in mehreren aufeinander folgenden Schritten voneinander verschiedene zweidimensionale Schichten aufeinander abgeschieden wird, wobei die dabei verwendeten reaktiven Gase insbesondere abwechselnd in voneinander verschiedene Gasverteilkammern 11, 21 eingespeist werden.A method or a use, which is characterized in that two-dimensional layers different from one another are deposited on one another in several successive steps, the reactive gases used in particular alternating in different gas distribution chambers 11 , 21st be fed in.

Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gaseinlassorgan 2 zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 mit jeweils einer Zuleitung 10, 20 aufweist, wobei jede der beiden Zuleitungen 10, 20 wahlweise mit einer Inertgasquelle oder einer der Reaktivgasquellen strömungsverbindbar sind.A device which is characterized in that the gas inlet member 2 two separate gas distribution chambers 11 , 21st with one feed line each 10 , 20th having each of the two feed lines 10 , 20th can optionally be flow-connected to an inert gas source or to one of the reactive gas sources.

Ein Verfahren, eine Verwendung oder eine Vorrichtung, die gekennzeichnet sind durch eine Umschaltvorrichtung 33, 33'; 37, 37'; 38, 38', mit der wahlweise oder abwechselnd die Inertgasquelle 39, 39' oder eine der Reaktivgasquellen 32, 32'; 40, 40' mit einer Gasverteilkammer 11, 21 in eine Strömungsverbindung bringbar sind.A method, a use or a device, which is characterized by a switching device 33 , 33 ' ; 37 , 37 ' ; 38, 38 ', with which either or alternately the inert gas source 39 , 39 ' or one of the reactive gas sources 32 , 32 ' ; 40 , 40 ' with a gas distribution chamber 11 , 21st can be brought into a flow connection.

Ein Verfahren, eine Verwendung oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Reaktivgasquellen 32, 32' wahlweise oder abwechselnd mit einer Vent-Leitung 35, mittels der die Reaktivgase an der Prozesskammer 3 vorbeigeleitet werden, oder mit einer Run-Leitung 34, 34' verbindbar sind, mit der die reaktiven Gase in die Prozesskammer 3 einleitbar sind. ein Gas oder eine Gasmischung liefert, welches auf dem Substrat 4 als zweidimensionale Schicht aufwächst.A method, a use or a device, which is characterized in that the reactive gas sources 32 , 32 ' alternatively or alternately with a vent line 35 , by means of which the reactive gases at the process chamber 3 be bypassed, or with a run line 34 , 34 ' are connectable, with which the reactive gases in the process chamber 3 can be initiated. supplies a gas or a gas mixture which is deposited on the substrate 4th grows up as a two-dimensional layer.

Ein Verfahren, eine Verwendung oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das Gaseinlassorgan 2 ein Showerhead mit einer eine Gasaustrittsfläche 25, in der die Gasaustrittsöffnungen 14, 24 angeordnet sind, ist, in dem zwei durch eine Zwischenplatte 13 voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 angeordnet sind, die jeweils mit Röhrchen 12, 12' mit den gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche 25 verteilten Gasaustrittsöffnungen 14, 24 strömungsverbunden sind und/ oder, dass das Material der zweidimensionalen Schicht Graphen, hBN, oder ein Übergangsmetall-Dichalkogenid ist, insbesondere MoS2, WS2, MoSe2 oder WSe2 und/ oder, dass das reaktive Gas eine Kohlenstoffverbindung oder Borazin ist und/oder, dass ein erstes reaktives Gas ein Element eines Übergangsmetalles ist und insbesondere eine Molybdänverbindung oder eine Wolframverbindung ist, und dass ein zweites reaktives Gas ein Element der III-Hauptgruppe enthält und insbesondere eine Schwefelverbindung, beispielsweise Di-tert-butylsulfid, eine Selenverbindung oder eine Tellurverbindung ist und/oder, dass das Inertgas ein Edelgas ist.A method, a use or a device, which is characterized in that the gas inlet element 2 a showerhead with a gas outlet surface 25th , in which the gas outlet openings 14th , 24 are arranged is, in which two by an intermediate plate 13th separate gas distribution chambers 11 , 21st are arranged, each with tubes 12th , 12 ' with the evenly over the gas outlet surface 25th distributed gas outlet openings 14th , 24 are flow-connected and / or that the material of the two-dimensional layer is graphene, hBN, or a transition metal dichalcogenide, in particular MoS 2 , WS 2 , MoSe 2 or WSe 2 and / or that the reactive gas is a carbon compound or borazine and / or that a first reactive gas is an element of a transition metal and is in particular a molybdenum compound or a tungsten compound, and that a second reactive gas contains an element of main group III and in particular is a sulfur compound, for example di-tert-butyl sulfide, a selenium compound or a tellurium compound and / or that the inert gas is a noble gas.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.All the features disclosed are essential to the invention (individually, but also in combination with one another). The disclosure of the application hereby also includes the full content of the disclosure content of the associated / attached priority documents (copy of the previous application), also for the purpose of including features of these documents in the claims of the present application. The subclaims characterize, even without the features of a referenced claim, with their features independent inventive developments of the prior art, in particular in order to make divisional applications on the basis of these claims. The invention specified in each claim can additionally have one or more of the features provided in the above description, in particular provided with reference numbers and / or specified in the list of reference numbers. The invention also relates to design forms in which some of the features mentioned in the above description are not implemented, in particular insofar as they are recognizable for the respective purpose or can be replaced by other technically equivalent means.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
CVD-ReaktorCVD reactor
22
GaseinlassorganGas inlet element
33
ProzesskammerProcess chamber
44th
SubstratSubstrate
55
SuszeptorSusceptor
66th
HeizeinrichtungHeating device
77th
GasauslassorganGas outlet member
88th
KühlkammerCooling chamber
8'8th'
ZuleitungSupply line
8''8th''
AbleitungDerivation
99
GasaustrittsplatteGas outlet plate
1010
ZuleitungSupply line
1111
GasverteilkammerGas distribution chamber
1212th
Rohrpipe
12'12 '
Rohrpipe
1313th
ZwischenplatteIntermediate plate
1414th
GasaustrittsöffnungGas outlet opening
1515th
AuflageflächeSupport surface
1616
DeckenplatteCeiling plate
1717th
Fensterwindow
1818th
StrahlengangBeam path
1919th
optisches Gerät, Pyrometeroptical device, pyrometer
2020th
ZuleitungSupply line
2121
GasverteilkammerGas distribution chamber
2323
ZwischenplatteIntermediate plate
2424
GasaustrittsöffnungGas outlet opening
2525th
GasaustrittsflächeGas outlet surface
2929
Steuerungcontrol
3030th
MassenflusskontrollerMass flow controller
30'30 '
MassenflusskonrollerMass flow controller
3131
KonzentrationsmessgerätConcentration meter
31'31 '
KonzentrationsmessgerätConcentration meter
3232
BubblerBubbler
32'32 '
BubblerBubbler
3333
UmschaltventilChangeover valve
33'33 '
UmschaltventilChangeover valve
3434
Run-LeitungRun line
34'34 '
Run-LeitungRun line
3535
Vent-LeitungVent line
3737
MassenflusskontrollerMass flow controller
37'37 '
MassenflusskontrollerMass flow controller
3939
InertgasquelleInert gas source
39'39 '
InertgasquelleInert gas source
4040
ReaktivgasquelleReactive gas source
40'40 '
ReaktivgasquelleReactive gas source
4141
MassenflusskontrollerMass flow controller
41'41 '
Massenflusskontroller Mass flow controller
TPTP
ProzesstemperaturProcess temperature

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 102007026349 A1 [0009]DE 102007026349 A1 [0009]

Claims (10)

Verfahren zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat (4) in einem CVD-Reaktor (1), bei dem mittels einer Zuleitung (10, 20) ein Prozessgas in eine Gasverteilkammer (11, 21) eines Gaseinlassorganes (2) eingespeist wird, welches Gasaustrittsöffnungen (14, 24) aufweist, die in eine Prozesskammer (3) münden, bei dem das Prozessgas oder Zerlegungsprodukte des Prozessgases in der Prozesskammer (3) zu einer Oberfläche eines Substrates (4) gebracht werden, und bei dem das Substrat (4) mittels einer Heizeinrichtung (6) auf eine Prozesstemperatur (TP) gebracht wird, sodass das Prozessgas in der Prozesskammer chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche die zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinlassorgan (2) zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern (11, 21) aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung (10, 20) mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus den voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern (11,21) zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (14, 24) austreten.Method for depositing a two-dimensional layer on a substrate (4) in a CVD reactor (1), in which a process gas is fed into a gas distribution chamber (11, 21) of a gas inlet element (2) by means of a feed line (10, 20), which Has gas outlet openings (14, 24) which open into a process chamber (3) in which the process gas or decomposition products of the process gas in the process chamber (3) are brought to a surface of a substrate (4), and in which the substrate (4) is brought to a process temperature (T P ) by means of a heating device (6) so that the process gas in the process chamber reacts chemically in such a way that the two-dimensional layer is deposited on the surface, characterized in that the gas inlet element (2) has at least two separate gas distribution chambers (11, 21), which are each fed with a supply line (10, 20) with mutually different gases or gas mixtures, which simultaneously from the vonei nander different gas outlet openings (14, 24) each assigned to one of the gas distribution chambers (11, 21) emerge. Verwendung eines CVD-Reaktors (1) zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat (4), der ein Gaseinlassorgan (2) mit in eine Gasverteilkammer (11, 21) mündender Zuleitung (10, 20), eine Prozesskammer (3), in die Gasaustrittsöffnungen (14, 24) der Gasverteilkammern (11, 21) münden, und einen von einer Heizeinrichtung (6) beheizbaren Suszeptor (5) zur Aufnahme des Substrates (4) aufweist, wobei durch die Zuleitung (10, 20) ein Prozessgas in das Gaseinlassorgan (2), durch die Gasaustrittsöffnungen (14, 24) in die Prozesskammer (3) gebracht wird, wo es chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche die zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinlassorgan (2) zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern (11, 21) aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung (10, 20) mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus den voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern (11, 21) zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (14, 24) austreten.Use of a CVD reactor (1) for depositing a two-dimensional layer on a substrate (4), which has a gas inlet element (2) with a supply line (10, 20) opening into a gas distribution chamber (11, 21), a process chamber (3), in the gas outlet openings (14, 24) of the gas distribution chambers (11, 21) open out, and have a susceptor (5), which can be heated by a heating device (6), for receiving the substrate (4), a process gas entering through the feed line (10, 20) the gas inlet element (2), through the gas outlet openings (14, 24), is brought into the process chamber (3), where it reacts chemically in such a way that the two-dimensional layer is deposited on the surface, characterized in that the gas inlet element (2) is two of each other has separate gas distribution chambers (11, 21), each of which is fed with a supply line (10, 20) with gases or gas mixtures different from one another, which simultaneously from the different one of the gas distribution chambers (11, 21) associated gas outlet openings (14, 24) emerge. Verfahren nach Anspruch 1 oder Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in eine erste (11) der Gasverteilkammern (11, 21) ein Inertgas und in eine zweite (21) der Gasverteilkammern (11, 21) ein reaktives Gas eingespeist wird, welches reaktive Gas in der Prozesskammer (3) pyrolytisch zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte eine zweidimensionale Schicht bilden, oder dass in die Gasverteilkammern (11, 21) voneinander verschiedene reaktive Gase eingespeist werden, die in der Prozesskammer (3) chemisch miteinander reagieren und eine zweidimensionale Schicht bilden.Procedure according to Claim 1 or use after Claim 2 , characterized in that an inert gas is fed into a first (11) of the gas distribution chambers (11, 21) and a reactive gas is fed into a second (21) of the gas distribution chambers (11, 21), which reactive gas is pyrolytic in the process chamber (3) is decomposed, the decomposition products forming a two-dimensional layer, or that mutually different reactive gases are fed into the gas distribution chambers (11, 21), which react chemically with one another in the process chamber (3) and form a two-dimensional layer. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt auf eine in einem ersten Schritt abgeschiedene erste zweidimensionale Schicht, bei deren Abscheidung durch die erste Gasverteilkammer (11) und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (14) ein Inertgas und durch die zweite Gasverteilkammer (21) und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (24) ein erstes reaktives Gas in die Prozesskammer eingespeist wird, eine zweite zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, bei deren Abscheidung durch die erste Gasverteilkammer (1) und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (14) ein zweites reaktives Gas eingespeist wird, dass vom ersten reaktiven Gas verschieden ist, und durch die zweite Gasverteilkammer (21) und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (24) ein Inertgas in die Prozesskammer eingespeist wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die beiden Schritte ein oder mehrfach wiederholt werden.Method or use according to one of the preceding claims, characterized in that, in a second step, an inert gas is applied to a first two-dimensional layer deposited in a first step, and when it is deposited through the first gas distribution chamber (11) and the gas outlet openings (14) assigned to it the second gas distribution chamber (21) and the gas outlet openings (24) assigned to it, a first reactive gas is fed into the process chamber, a second two-dimensional layer is deposited, during the deposition of which through the first gas distribution chamber (1) and the gas outlet openings (14) assigned to it A second reactive gas is fed in that is different from the first reactive gas, and an inert gas is fed into the process chamber through the second gas distribution chamber (21) and the gas outlet openings (24) assigned to it, it being provided in particular that the two steps are carried out one or more times be repeated. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren aufeinander folgenden Schritten voneinander verschiedene zweidimensionale Schichten aufeinander abgeschieden wird, wobei die dabei verwendeten reaktiven Gase insbesondere abwechselnd in voneinander verschiedene Gasverteilkammern (11, 21) eingespeist werden.Method or use according to one of the preceding claims, characterized in that two-dimensional layers different from one another are deposited on one another in several successive steps, the reactive gases used in particular being fed alternately into different gas distribution chambers (11, 21). Vorrichtung zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat (4) mit einem CVD-Reaktor (1), der ein Gaseinlassorgan (2) mit in eine Gasverteilkammer (11, 21) mündenden Zuleitung (10, 20), eine Prozesskammer (3), in die Gasaustrittsöffnungen (14) der Gasverteilkammern (11, 21) münden, und einen von einer Heizeinrichtung (6) beheizbaren Suszeptor (5) zur Aufnahme des Substrates (4), aufweist, wobei die Zuleitung (10, 20) mit einem Gasmischsystem verbunden ist, in dem von zumindest einer Inertgasquelle (39, 39') ein Inertgas und von ein oder mehreren Reaktivgasquellen (32, 32'; 40, 40') jeweils zumindest ein reaktives Gas bereitgestellt werden, wobei das reaktive Gas oder eine Mischung aus zumindest zwei reaktiven Gasen die Eigenschaft aufweisen, in die beheizte Prozesskammer (3) gebracht, derart chemisch zu reagieren, dass auf dem Substrat (4) eine zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, bereitgestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinlassorgan (2) zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern (11, 21) mit jeweils einer Zuleitung (10, 20) aufweist, wobei jede der beiden Zuleitungen (10, 20) wahlweise mit einer Inertgasquelle oder einer der Reaktivgasquellen strömungsverbindbar sind.Device for depositing a two-dimensional layer on a substrate (4) with a CVD reactor (1) which has a gas inlet element (2) with a supply line (10, 20) opening into a gas distribution chamber (11, 21), a process chamber (3), open into the gas outlet openings (14) of the gas distribution chambers (11, 21) and have a susceptor (5) which can be heated by a heating device (6) for receiving the substrate (4), the feed line (10, 20) being connected to a gas mixing system is, in which at least one inert gas source (39, 39 ') an inert gas and one or more reactive gas sources (32, 32'; 40, 40 ') are each provided at least one reactive gas, the reactive gas or a mixture of at least two reactive gases have the property, brought into the heated process chamber (3), to react chemically in such a way that a two-dimensional layer is deposited on the substrate (4), are provided, characterized in that the gas inlet element (2) two i separate from each other Has gas distribution chambers (11, 21) each with a feed line (10, 20), each of the two feed lines (10, 20) being optionally flow-connectable to an inert gas source or to one of the reactive gas sources. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung (33, 33'; 37, 37'; 38, 38'), mit der wahlweise oder abwechselnd die Inertgasquelle (39, 39') oder eine der Reaktivgasquellen (32, 32'; 40, 40') mit einer Gasverteilkammer (11, 21) in eine Strömungsverbindung bringbar sind.Method or use according to one of the preceding claims or device according to Claim 6 , characterized by a switching device (33, 33 '; 37, 37'; 38, 38 '), with which the inert gas source (39, 39') or one of the reactive gas sources (32, 32 '; 40, 40') can be selected or alternately can be brought into a flow connection with a gas distribution chamber (11, 21). Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivgasquellen (32, 32') wahlweise oder abwechselnd mit einer Vent-Leitung (35), mittels der die Reaktivgase an der Prozesskammer (3) vorbeigeleitet werden, oder mit einer Run-Leitung (34, 34') verbindbar sind, mit der die reaktiven Gase in die Prozesskammer (3) einleitbar sind. ein Gas oder eine Gasmischung liefert, welches auf dem Substrat (4) als zweidimensionale Schicht aufwächst.Method, use or device according to one of the preceding claims, characterized in that the reactive gas sources (32, 32 ') optionally or alternately with a vent line (35), by means of which the reactive gases are conducted past the process chamber (3), or with a run line (34, 34 ') can be connected, with which the reactive gases can be introduced into the process chamber (3). supplies a gas or a gas mixture which grows on the substrate (4) as a two-dimensional layer. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinlassorgan (2) ein Showerhead mit einer eine Gasaustrittsfläche (25), in der die Gasaustrittsöffnungen (14, 24) angeordnet sind, ist, in dem zwei durch eine Zwischenplatte (13) voneinander getrennte Gasverteilkammern (11, 21) angeordnet sind, die jeweils mit Röhrchen (12,12') mit den gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche (25) verteilten Gasaustrittsöffnungen (14, 24) strömungsverbunden sind und/oder, dass das Material der zweidimensionalen Schicht Graphen, hBN, oder ein Übergangsmetall-Dichalkogenid ist, insbesondere MoS2, WS2, MoSe2 oder WSe2 und/ oder, dass das reaktive Gas eine Kohlenstoffverbindung oder Borazin ist und/ oder, dass ein erstes reaktives Gas ein Element eines Übergangsmetalles ist und insbesondere eine Molybdänverbindung oder eine Wolframverbindung ist, und dass ein zweites reaktives Gas ein Element der III-Hauptgruppe enthält und insbesondere eine Schwefelverbindung, beispielsweise Di-tert-butylsulfid, eine Selenverbindung oder eine Tellurverbindung ist und/ oder, dass das Inertgas ein Edelgas ist.Method, use or device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas inlet element (2) is a showerhead with a gas outlet surface (25), in which the gas outlet openings (14, 24) are arranged, in which two through an intermediate plate (13) separate gas distribution chambers (11, 21) are arranged, each of which is in flow communication with tubes (12, 12 ') with the gas outlet openings (14, 24) evenly distributed over the gas outlet surface (25) and / or that the material of the two-dimensional layer graphene, hBN, or a transition metal dichalcogenide, in particular MoS 2 , WS 2 , MoSe 2 or WSe 2 and / or that the reactive gas is a carbon compound or borazine and / or that a first reactive gas is an element of a Is transition metal and is in particular a molybdenum compound or a tungsten compound, and that a second reactive gas contains an element of main group III and in particular is a sulfur compound, for example di-tert-butyl sulfide, a selenium compound or a tellurium compound and / or that the inert gas is a noble gas. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.Method, use or device, characterized by one or more of the characterizing features of one of the preceding claims.
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